DE3111356A1 - METHOD AND DEVICE FOR CONTACTLESS MEASUREMENT OF A DIMENSION - Google Patents

Description

Zumbach Electronic AG p^. März 19R1Zumbach Electronic AG p ^. March 19R1

CH-2552 0 r ρ u η d Weine Akte: ζ CH-2552 0 r ρ u η d wines file: ζ

Verfahren und Vorrichtung zur berührungslosen Messung einer Dimension.Method and device for non-contact measurement of a dimension.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur berührungslosen Messung einer Dimension mindestens eines Objekts/ wobei ein scharfer Lichtstrahl, insbesondere Laserstrahl, in Richtung der zu messenden Dimension in einem Messfeld über das Objekt abgelenkt und die Dauer der Unterbrechung durch das Objekt verglichen wird mit einer Bezugsdauer; und wobei aus diesen Dauern auf die Dimension des Objekts geschlossen wird. Bei einem bekannten Messverfahren dieser Art wird die Dauer der Unterbrechung durch das Objekt verglichen mit der Dauer des Durchgangs des Lichtstrahls durch ein das Messfeld bestimmendes Fenster ( US - PS 4Ό82 463). Die zu erfassende Dimension des Objekts verhält sich hierbei zur Dimension der Fensteröffnung wie die Dauer der Unterbrechung des Lichtstrahls durch das Objekt zur Dauer des Durchgangs des Lichtstrahls durch das Messfeld, d.h. von Fensterkante zu Fensterkante. Fehler die sich bei dieser Messart aus einer nichtkonstanten Durchlaufgeschwindigkeit des Lichtstrahls durch das Messfeld ergeben können, werden hierbei dadurch kompensiert, dass bei der Herstellung des Messgerätes ein grobes Raster in das Messfeld gebracht wird mittels welchem Eichwerte gespeichert werden. Für Messwerte zwischen den Eichwerten ist eine Interpolation erforderlich. Dieses bekannte Messverfahren bietet nur beschränkte Möglichkeiten zur Erfassung und Verarbeitung von Messwerten, weilThe present invention relates to a method for contactless Measurement of one dimension of at least one object / with a sharp light beam, in particular a laser beam, in the direction of the Dimension to be measured is deflected in a measuring field over the object and the duration of the interruption by the object is compared is with a reference period; and the dimension of the object is inferred from these durations. With a known measuring method this way the duration of the interruption by the object is compared to the duration of the passage of the light beam through a window that determines the measuring field (US Pat. No. 4Ό82 463). The dimension of the object to be recorded is related to the dimension of the window opening like the duration of the interruption of the Light beam through the object for the duration of the passage of the light beam through the measuring field, i.e. from window edge to window edge. Errors that result in this type of measurement from a non-constant passage speed of the light beam through the measurement field are compensated for by placing a rough grid in the measuring field during the manufacture of the measuring device is used to save calibration values. Interpolation is required for measured values between the calibration values. This known measuring method offers only limited possibilities for the acquisition and processing of measured values because

bei jedem Strahldurchgang nur nach vorgegebenen Gesichtspunkten Daten erfasst und verarbeitet werden. Die zur Datenverarbeitung verfügbare Zeit ist entsprechend kurz. Wie erwähnt, ist nur eine relativ grobe Eichung möglich, zu welcher auch eine besondere Programmiereinheit erforderlich ist, derart, dass eine Nacheichung eines im Einsatz befindlichen Gerätes bei der Wartung sehr umständlich ist. Der Vergleich der zu messenden Dimension mit der Dimension einer Fensteröffnung setzt voraus, dass diese Fensteröffnung sehr genau bemessen ist und sich nicht verändert, eine Bedingung die zum Beispiel bei Temperaturschwankungen schwer einzuhalten ist.With each passage of the beam, data is only recorded and processed according to specified criteria. The data processing available time is correspondingly short. As mentioned, only a relatively rough calibration is possible, for which there is also a special one Programming unit is required in such a way that a recalibration of a device in use during maintenance is very cumbersome. The comparison of the dimension to be measured with the dimension of a window opening assumes that this Window opening is measured very precisely and does not change, a condition that is difficult, for example, with temperature fluctuations must be adhered to.

Es ist das Ziel vorliegender Erfindung, ein vielseitiges Messverfahren mit einem Minimum an Fehlerquellen vorzuschlagen. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitpunkte jeder Ab- und Aufblendung des Lichtstrahls während mindestens eines Strahldurchgangs durch das Messfeld fortlaufend als Messdaten gespeichert und dann eine Auswertung der Messdaten vorgenommen wird. Die Auswertung kann in diesem Fall vorzugsweise softwaremässig mittels eines Mikroprozessores erfolgen. Es wird damit eine vielseitige Auswertungsmöglichkeit erreicht, wobei nach Belieben pro Messzyklus ein Strahldurchgang oder mehrere Strahldurchgänge zugrundegelegt werden können. Wird zur Strahlablenkung ein rotierender Spiegel verwendet, kann als Bezug sdauer die Zeitspanne zwischen aufeinanderfolgenden Durchgängen des Strahls an einer bestimmten Stelle des Messfeldes oder die Umlaufzeit des Spiegels zugrundegelegt werden. Man wird damit von einer mechanischen Bezugsdimension, zum Beispiel einer Fenster-It is the aim of the present invention to provide a versatile measuring method to propose with a minimum of sources of error. The inventive method is characterized in that the Points in time of each fading and fading of the light beam during at least one beam passage through the measuring field continuously stored as measurement data and then an evaluation of the measurement data is carried out. The evaluation can be preferred in this case take place in software by means of a microprocessor. A versatile evaluation option is thus achieved, with one or more beam passes per measurement cycle, as desired Beam passages can be used as a basis. If a rotating mirror is used to deflect the beam, it can be used as a reference s duration is the time span between successive passes of the beam at a specific point in the measuring field or the The period of rotation of the mirror must be taken as a basis. One becomes of a mechanical reference dimension, for example a window

Öffnung, unabhängig.Opening, independent.

Anhand der Zeichnung werden im folgenden Ausführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben.The following exemplary embodiments are based on the drawing
of the invention described.

Figur 1 zeigt eine Messvorrichtung,Figure 1 shows a measuring device,

Figur 2 zeigt eine Prinzipschaltung zur Messvorrichtung nach
Figur 1,Figure 2 shows a basic circuit for the measuring device according to
Figure 1,

Figur 3 ist ein Diagramm zur Vorrichtung nach Figur 2 und Figur 4 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Messung durchsichtiger Objekte. Die Vorrichtung gemäss Figur 1 weist eine Optik auf, die aus teils an sich bekannten Elementen besteht. Aus einer schematisch angedeuteten Quelle 1 wird ein scharfer Laserstrahl 2 auf einem mit konstanter Drehzahl antreibbaren, achteckigen Spiegel 3 geworfen. Der reflektierte Laserstrahl gelangt durch eine Optik mit einer Linse 5 zur Messstelle, in der der Strahldurchgang
durch eine Blende oder ein Fenster mit Begrenzungselementen 6
durchtritt. Die Optik ist so ausgelegt, dass der Strahl nach der Linse 5 stets parallel zur optischen Achse austritt und sich im Bereiche des Fensters 6-6 von oben nach unten bewegt, wenn der Spiegel 3 im Uhrzeigersinne rotiert, wie durch Pfeil in Figur 1 angedeutet. Für jede Facette des Spiegels 3 erfolgt ein Strahldurchgang von oben nach unten, was je einer Messung entspricht. Im Messbereich liegt beim dargestellten Beispiel ein Messobjekt 8, zum Beispiel ein quer zur optischen Achse durchlaufendes Kabel, ein Draht, ein Rohr oder dergleichen, dessen Aussendurchmesser zu bestimmen ist. Nach der Messstelle befindet sich eine Sammellinse 9, die den Laserstrahl auf eine Photozelle 10FIG. 3 is a diagram for the device according to FIG. 2 and FIG. 4 is a diagram for explaining the measurement of transparent objects. The device according to FIG. 1 has optics which in part consist of elements which are known per se. A sharp laser beam 2 is projected from a schematically indicated source 1 onto an octagonal mirror 3 which can be driven at a constant speed. The reflected laser beam passes through an optical system with a lens 5 to the measuring point in which the beam passes
through a screen or a window with delimiting elements 6
passes through. The optics are designed so that the beam always emerges parallel to the optical axis after the lens 5 and moves from top to bottom in the area of the window 6-6 when the mirror 3 rotates clockwise, as indicated by the arrow in FIG. For each facet of the mirror 3 there is a beam passage from top to bottom, which corresponds to one measurement. In the example shown, a measuring object 8, for example a cable, a wire, a pipe or the like running transversely to the optical axis, the outside diameter of which is to be determined, lies in the measuring range. After the measuring point there is a converging lens 9 which directs the laser beam onto a photocell 10

fokussiert. Die Photozelle erzeugt ein Ausgangssignal E gemäss Figur 3, das 0 oder tief ist/ wenn der Strahl durch die Fenster elemente 6 oder das Messobjekt 8 abgeschirmt ist, und das I oder hoch ist, wenn der Laserstrahl durchtreten kann.focused. The photocell generates an output signal E according to FIG. 3, which is 0 or low / when the beam passes through the window elements 6 or the measurement object 8 is shielded, and the I or is high when the laser beam can pass through.

Es treten, wie Figur 3 zeigt, periodisch je zwei Impulse auf, wobei die Impulse mit dem Eintritt des Lichtstrahls in das Fenster 6-6 beginnen und mit seinem Austritt enden, und wobei die Lücke zwischen den zwei Impulsen der Abschirmung des Strahls durch das Objekt 8 entspricht. Die Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 weist eine digitale Auswertungsschaltung mit einem Mikroprozessor auf. Auf der Eintrittseite des Lichtstrahls ist eine einzige Photozelle 22 angeordnet.As FIG. 3 shows, two pulses occur periodically each time, the pulses with the entry of the light beam into the window 6-6 begin and end with its exit, and the gap between the two pulses shielding the beam through the object 8 corresponds. The embodiment according to FIGS. 1 and 2 has a digital evaluation circuit with a microprocessor on. A single photocell 22 is arranged on the entry side of the light beam.

Wie Figur 2 zeigt, ist der Mikroprozessor 23 über einen Datenbus 24 und einen Adressbus 25 mit weiteren Schaltungsteilen verbunden. As FIG. 2 shows, the microprocessor 23 is connected to further circuit parts via a data bus 24 and an address bus 25.

Das Eingangssignal E von der Photozelle 10 gelangt an eine Logikschaltung 36 mit einem Differentiator, der auf ansteigende und abfallende Impulsflanken anspricht, einer Adresszählersteuerung und weitere Steuerkreise. Dieser Logik wird auch ein Signal eines Gebers 3" zugeführt, welches durch einen mit dem Spiegel 3 mitdrehenden Zerhacker oder Chopper bestehend aus einer gezahnten Scheibe 3' mit acht Zähnen entsprechend den acht Spiegelflächen erzugt wird. Der Oszillator 30 speist den Zähler 29 dauernd und dieser zählt laufend weiter, wobei sein Zählerstand jeweils durch den Zwischenspeicher (Latch) 28 in den Speicher 27 übergeführt wird. Der Oszillator arbeitet beispielsweise bei einer FrequenzThe input signal E from the photocell 10 is sent to a logic circuit 36 with a differentiator that responds to rising and falling pulse edges, an address counter control and further control circuits. This logic is also fed with a signal from a transmitter 3 ″, which is transmitted by a signal that rotates with the mirror 3 Chopper or chopper consisting of a toothed disc 3 'with eight teeth corresponding to the eight mirror surfaces is educated. The oscillator 30 feeds the counter 29 continuously and the counter continues to count, with its counter reading going through each time the intermediate memory (latch) 28 is transferred to the memory 27. For example, the oscillator operates at one frequency

von 18 MHz und der Zähler 2 9 weist eine hohe Zählkapazität von beispielsweise 24 Bit auf. Der üebertrag des Zählerstandes in den Speicher 27 wird durch die Logik 36 in untenbeschriebener Weise gesteuert. Die Schaltung weist ferner einen Adresszähler 35 auf, der mit dem Speicher 27 und über Schaltungen 37 und 38 mit dem Datenbus 24 und dem Adressbus 25 verbunden ist.of 18 MHz and the counter 29 has a high counting capacity of, for example, 24 bits. The transfer of the counter reading in memory 27 is controlled by logic 36 in a manner described below. The circuit also has an address counter 35, which is connected to the memory 27 and via circuits 37 and 38 to the data bus 24 and the address bus 25.

Ein Festspeicher 31 bestimmt den Programmablauf und er dient ausserdem der Speicherung von Korrekturdaten an hierzu bestimmten Adressen. Ein Aktivspeicher 32 dient dem Prozessor als Arbeitsspeicher für alle zu verarbeitenden Daten. Eine Eingangs- Ausgangseinheit 33 vermittelt die Messwerte an die Anzeige 34.A read-only memory 31 determines the program sequence and it is also used to store correction data in certain areas Addresses. An active memory 32 is used by the processor as a working memory for all data to be processed. One The input / output unit 33 transmits the measured values to the display 34.

Die Ansteuerung des Speichers 32 erfolgt über ein Tor 39 entweder im DMA (direct Memory Access)- Betrieb durch die Logik oder während der Messwertverarbeitung vom Mikroprozessor (CPU) Figur 3 zeigt die Eingangssignale, nämlich das Messignal E, das im Zeitpunkt No entsprechend dem in das Fenster 6 eintretenden Lichtstrahls von O auf I geht, dann während eines ersten Durchganges durch das Objekt bzw. den Prüfling während er Zeit Pl auf O geht, und wieder auf I geht, solange der Lichtstrahl zwischen dem Objekt und seinem Austritt aus dem Fenser 6 die Photozelle 10 beleuchtet. In dieser Weise werden mehrere Messperioden durchlaufen, wobei acht Messperioden mit den Messimpulsen Pl bis P8 je einem Messzyklus bzw. einem Umlauf des Spiegels 3 entsprechen. Figur 3 zeigt auch das Signal C des Zerhackers oder Choppers sowie ein von der Logik 36 an den Mikroprozessor (CPU) 23 übertragenes Signal C, welches aus einer Teilung des Zerhackersignals durchThe control of the memory 32 takes place via a gate 39 either in DMA (direct memory access) operation by the logic or during the processing of the measured values by the microprocessor (CPU) Figure 3 shows the input signals, namely the measurement signal E, the at the point in time No corresponding to the light beam entering the window 6 goes from O to I, then during a first pass through the object or the test specimen during the time Pl goes to O, and goes back to I as long as the light beam between The photocell 10 illuminates the object and its exit from the window 6. In this way, several measurement periods are run through, eight measuring periods with the measuring pulses P1 to P8 each corresponding to one measuring cycle or one revolution of the mirror 3. FIG. 3 also shows the signal C of the chopper or chopper as well as one transmitted by the logic 36 to the microprocessor (CPU) 23 Signal C, which results from a division of the chopper signal by

8 hervorgeht. Bei allen Impulsflanken des Signals E, also bei jedem Auf- oder Abblenden des Lichtstrahls, wird der momentane Zählerstand des Zählers 29 im Speicher 27 gespeichert und steht dort als Messwert zur Verfügung. Kurz nach Auftreten der Flanke C" nach je acht Messungen, beziehungsweise am Ende eines Messzyklus wird der Mikroprozessor stillgelegt und die Schaltung arbeitet im DMA (direct Memory Access) - Betrieb weiter. Sämtliche Werte im Speicher 27 werden hierbei in den Speicher 32 überführt. Ist dieser Transfer abgeschlossen, wird die Logik auf Messbetrieb und der Mikroprozessor 23 auf Programm umgeschaltet. Da die DMA-Logik direkten Zugriff zu beiden Speichern 27 und 32 hat, kann das Uebertragen der Werte in der Grössenordnung von msec erfolgen, was beim Ausführungsbeispiel im Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messzyklen erfolgen kann wie in Figur 3 angedeutet. Während der neue Messzyklus beginnt, und neue Daten in den Speicher 27 eingelesen werden, erfolgt getrennt davon die Auswertung gemäss einem im Speicher 31 vorhandenen Programm, und wird dann über die Ausgangsschaltung 33 zur Anzeige gebracht. Das Programm ist veränderbar und kann somit nach beliebigen Gesichtspunkten gewählt werden, so zum Beispiel für die Messung mehrerer Objekte im Messfeld, in welchem Falle die Auswertung leicht so programmiert werden kann, dass je eine oder mehrere Zeitspannen oder Dauern erfasst werden, während welcher der Lichtstrahl durch ein bestimmtes Objekt ausgeblendet ist, und die Dimension dieses Objekts in der beschriebenen Weise durch Vergleich dieser Dauer bzw. einer Summe von Dauern mit der Zyklusdauer bestimmt wird.8 emerges. With all pulse edges of the signal E, i.e. with each Fading the light beam up or down is the current counter reading of the counter 29 is stored in the memory 27 and is available there as a measured value. Shortly after the occurrence of the flank C " After eight measurements or at the end of a measurement cycle, the microprocessor is shut down and the circuit works in DMA (direct memory access) operation. All values in memory 27 are transferred to memory 32 in this case. is this transfer is completed, the logic is switched to measuring mode and the microprocessor 23 to program. Because the DMA logic has direct access to both memories 27 and 32, the values can be transferred in the order of msec, what can take place in the exemplary embodiment in the period between two successive measuring cycles, as indicated in FIG. While the new measuring cycle begins and new data are read into the memory 27, the evaluation takes place separately according to a program present in the memory 31, and then becomes brought to the display via the output circuit 33. The program is changeable and can therefore be used according to any point of view can be selected, for example for the measurement of several objects in the measuring field, in which case the evaluation can easily be programmed in this way can be that one or more time spans or durations are recorded during which the light beam through a certain object is hidden, and the dimension of this object in the manner described by comparing this duration or a sum of durations with the cycle duration is determined.

Fig. 4 zeigt eine Möglichkeit zur Messung zylindrischer, durchsichtiger Objekte, beispielsweise von Kunststoffschläuchen für medizinische Zwecke. Das Signal E weist beim Eintritt des Lichtstrahls in das Fenster 6 die ansteigende Flanke No auf, wie beschrieben. Beim Eintritt des Lichtstrahls in das durchsichtige Objekt erfolgt Totalreflexion des Lichtstrahls nach aussen, womit kein Licht mehr zur Photozelle 10 gelangt und eine erste absteigende Flanke Nl des Signals auftritt. Es erfolgen dann, besonders bei hohlen Objekten mehrere Phasen von Lichtdurchgang und Reflexion, was durch mehrere Signalflanken dargestellt ist. Im Zeitpunkt Nx tritt der Lichtstrahl aus dem Objekt aus. Eine besondere Schaltung in der Logik 36 ist hierbei wirksam und sorgt dafür, dass die Daten für die Zeitpunkte No und Nl sogleich in den Speicher 27 überführt werden. Die Daten für die folgenden Zeitpunkte bzw. Flanken N2 bis N (x-1) gelangen nur zum Zwischenspeicher 28 und werden dort stets neu überschrieben, das heisst, es ist nur je der zuletzt aufgetretene Zeitpunkt gespeichert. Beim Auftreten der absteigenden Chopperflanke wird dann der zuletzt eingelesene Wert, der dem Zeitpunkt Nx entspricht, in den Speicher 27 übertragen und steht dort zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung.Fig. 4 shows a possibility for measuring cylindrical, more transparent Objects, such as plastic hoses for medical purposes. The signal E points when the light beam enters in the window 6 the rising edge No, as described. When the light beam enters the transparent The object is total reflection of the light beam to the outside, so that no more light reaches the photocell 10 and a first descending one Edge Nl of the signal occurs. There are then, especially with hollow objects, several phases of light transmission and reflection, which is represented by several signal edges. At the point in time Nx, the light beam emerges from the object. A special The circuit in the logic 36 is effective here and ensures that the data for the times No and Nl are immediately transferred to the Memory 27 are transferred. The data for the following times or edges N2 to N (x-1) are only sent to the buffer 28 and are always overwritten there, i.e. only the last time that occurred is saved. When the descending chopper edge occurs, the last one is then The read-in value, which corresponds to the time Nx, is transferred to the memory 27 and is available there for further processing to disposal.

Im vorliegenden Fall wird angenommen, es erfolge je eine Messung während eines Messzyklus, das heisst die zu erfassende Dimension des Objektes ergebe sich aus den folgenden Dauern:In the present case, it is assumed that one measurement takes place during a measurement cycle, that is, the dimension to be recorded of the object result from the following durations:

Pl + P2 + ... P8Pl + P2 + ... P8

^K* No* - No ^K * No * - No

Mit anderen Worten ergibt sich die gesuchte Dimension D des Objektes aus dem Verhältnis zwischen der Summe der Dauern der Durchgänge des Lichtstrahls über das Objekt und der Dauer einer Umdrehung des Spiegels 3. Es wird also ein Mittelwert aus acht Einzelmessungen gebildet. Dabei wird die Messung unabhängig von der Drehzahl des Spiegels sowie Drehzahlschwankungen und geometrische Ungenauigkeiten des Spiegels wirken sich nicht aus, weil mehrere Einzelmessungen gemittelt werden. Die laufende Erfassung von Einzelmesswerten gestattet jedoch auch jede andere Auswertung oder zusätzliche Massnahme mittels des Programms des Mikroprozessors. Man kann also jederzeit auch Einzelmessungen erfassen und bewerten. Es ist dabei möglich, die Differenz zwischen einem maximalen und minimalen Messwert zu bilden und dann eine Messung zu eliminieren, wenn diese Differenz bezogen auf den Maximalwert oder bezogen auf den Mittelwert grosser als beispielsweise 10 % ist. Man kann ferner Messungen eliminieren, die während eines Zyklus ermittelt wurden, während welchem die Anzahl von Flanken im Signal E nicht ein ganzes Vielfaches von 8 ist. Es kann ein Zähler vorgesehen sein, der jede als ungültig ausgeschiedene Messung sowie die gültigen Messungen registriert und damit eine Diagnose der Messvorrichtung erlaubt.In other words, the desired dimension D of the object results from the ratio between the sum of the durations of the passage of the light beam over the object and the duration of a Rotation of the mirror 3. A mean value is thus formed from eight individual measurements. The measurement becomes independent the speed of the mirror as well as speed fluctuations and geometric inaccuracies of the mirror have no effect, because several individual measurements are averaged. However, the continuous recording of individual measured values also allows any other Evaluation or additional measure using the microprocessor program. So you can also take individual measurements at any time record and evaluate. It is possible to calculate the difference between a maximum and a minimum measured value and then to eliminate a measurement if this difference is greater in relation to the maximum value or in relation to the mean value than, for example, 10%. One can also eliminate measurements taken during one cycle, during which the number of edges in signal E is not a whole multiple of 8. A counter can be provided that each is considered invalid The eliminated measurement as well as the valid measurements are registered, thus permitting a diagnosis of the measuring device.

Es ist weiter möglich, eine Linearisierung in einfacher Weise zu realisieren. Ist die Linse 5 nicht in der Weise korrigiert, dass sich bei konstanter Drehzahl des Spiegels 3 eine konstante Durchlaufgeschwindigkeit des Lichtstrahls durch das Messfeld zwischen den Kanten des Fensters 6 ergibt, ist eine Korrektur beziehungsweise Eichung erforderlich. Diese Eichung kann in derIt is also possible to implement linearization in a simple manner. If the lens 5 is not corrected in such a way, that with a constant speed of the mirror 3 there is a constant passage speed of the light beam through the measuring field between the edges of the window 6, a correction or calibration is required. This calibration can be done in the

Weise erfolgen, dass zu allen Messwerten, die im Speicher 27 in Form von Impulszahlen des Oszillators 30 vorliegen, entsprechend korrigiert zugeordnete Zahlen in einem besonderen Speicher enthalten sind. Das Abspeichern dieser zugeordneten Zahlen oder Eichwerte kann auf verschiedene Welse erfolgen. Man kann experimentell für verschiedenste Stellen des Messfeldes die Impulszahlen ermitteln und abspeichern. Vorzugsweise wird jedoch eine Eichung oder Korrektur gestützt auf einen bekannten mathematischen Zusammenhang zwischen dem Einfallswinkel des Lichtstrahls in die Linse 5 und dem Abstand des Lichtstrahls im Messfeld von der optischen Achse vorgenommen. Für eine bestimmte Optik und einen bestimmten Ablenkspiegel ergibt sich eine bestimmte mathematische Funktion, die berücksichtigt werden kann. Für gleichartige Linsen, bei denen grundsätzlich die gleiche Funktion zugeordnet ist, bedarf es dann noch einer Wertung durch Eingabe von Kennwerten oder Konstanten K zur Berücksichtigung der Krümmung der Funktion beziehungsweise der Abweichung von einem linearen Verlauf. Gemäss diesem mathematischen Zusammenhang kann nun auch ein Eichspeicher erstellt werden, oder es kann dem Mikroprozessor ein Rechenprogramm erstellt werden-, welches laufend die ermittelten Messwerte dem mathematischen Zusammenhange entsprechend umrechnet. Diese hier erwähnten Arten der Eichung oder Korrektur auf Grund mathematischer Zusammenhänge können am bestehenden Gerät auch bei der Wartung einfach angepasst werden. Muss zum Beispiel eine Optik ausgewechselt werden, können die ihr zugeordneten Kennwerte eingegeben werden. Bei der eingangs beschriebenen, bekannten Ausführung mit Eichraster istThis takes place in a corresponding manner for all measured values that are present in the memory 27 in the form of pulse numbers from the oscillator 30 corrected assigned numbers are contained in a special memory. Saving these assigned numbers or Calibration values can be done on different catfish. You can do it experimentally Determine and save the pulse numbers for various points in the measuring field. However, preferably one Calibration or correction based on a known mathematical relationship between the angle of incidence of the light beam made in the lens 5 and the distance of the light beam in the measuring field from the optical axis. For a certain Optics and a certain deflecting mirror results in a certain mathematical function that can be taken into account. For lenses of the same type, which basically have the same function assigned, a rating is then required by entering characteristic values or constants K to take into account the curvature of the function or the deviation from a linear course. According to this mathematical context A calibration memory can now also be created, or a computer program can be created for the microprocessor, which continuously converts the measured values determined according to the mathematical context. These types of the Calibration or correction based on mathematical relationships can also be easily adapted to the existing device during maintenance will. If, for example, a lens has to be replaced, the characteristic values assigned to it can be entered. In the is described above, known version with calibration grid

eine aufwendige Eichlogik erforderlich, die nicht ins Messgerät integriert ist und eine Eichung ausserhalb des Herstellerwerkes erheblich erschwert.a complex calibration logic is required which is not integrated in the measuring device and a calibration outside the manufacturer's works made considerably more difficult.

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Claims (14)

Dipl.-PhysikciDipl.-Physikci WILLY LORENZWILLY LORENZ PatentanwaltPatent attorney I hiln-rtussir.ilM.· 83' Willy I orcn/. Pnstf.uh I !2D. D-WM 5 (,.uiliiiti D-8035 Gauting I hiln-rtussir.ilM. 83 'Willy I orcn /. Pnstf.uh I! 2D. D-WM 5 (, .uiliiiti D-8035 Gauting «· Muiulien (08¹J) 8506036- )< BRIVf-«· Muiulien (08 ¹ J) 8506036-) <BRIVf- Telex 521707 lore d I elekopierc-iTelex 521707 lore d I elekopierc-i Zumbach Electronic AG 23. März 1981 Zumbach Electronic AG March 23, 1981 CH-2552 O r ρ u η d Meine Akte: ζ ¹JI-JjDE CH-2552 O r ρ u η d My files: ζ ¹ JI-JjDE PATENTANSPRÜECHE:PATENT CLAIMS: IJ Verfahren zur berührungslosen Messung einer Dimension mindestens eines Objekts, wobei ein scharfer Lichtstrahl, insbesondere Laserstrahl, in Richtung der zu messenden Dimension in einem Messfeld über das Objekt abgelenkt und die Dauer der Unterbrechung durch das Objekt verglichen wird mit einer Bezugsdauer und wobei aus diesen Dauern auf die Dimension des Objekts geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitpunkte jeder Ab- und Aufblendung des Lichtstrahls während mindestens eines Strahldurchgangs durch das Messfeld fortlaufend als Messdaten gespeichert und dann eine Auswertung der Messdaten vorgenommen wird.IJ Procedure for non-contact measurement of at least one dimension of an object, with a sharp light beam, in particular a laser beam, in the direction of the dimension to be measured in a measuring field is deflected over the object and the duration of the interruption by the object is compared with a reference duration and, based on these durations, the dimension of the object is closed, characterized in that the times of each fading and fading of the light beam during at least one Beam passage through the measurement field is continuously saved as measurement data and then an evaluation of the measurement data is carried out will. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Zeitpunkte über mehrere aufeinanderfolgende Strahldurchgänge durch das Messfeld fortlaufend als Messdaten gespeichert werden und2) Method according to claim 1, characterized in that points in time are continuously stored as measurement data over several successive beam passes through the measuring field and - 2 _T JII IJbb- 2 _T JII IJbb die Auswertung von Messdaten aus mehreren Strahldurchgängen gemeinsam erfolgt.the evaluation of measurement data from several beam passes together he follows. 3) Verfahren, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Strahlablenkung mittels eines mehreckigen rotierenden Spiegels erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass als Bezugsdauer die Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Durchgängen des Strahls an einer bestimmten Stelle oder die Umlaufzeit des Spiegels zugrundegelegt wird.3) Method, in particular according to claim 1 or 2, wherein the beam deflection by means of a polygonal rotating mirror takes place, characterized in that the reference duration is the time span between two successive passes of the beam at a certain point or the period of rotation of the mirror is taken as a basis. 4) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung mittels eines Mikroprozessors erfolgt.4) Method according to one of claims 1-3, characterized in that that the evaluation is carried out by means of a microprocessor. 5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass einzelene, von einem ermittelten Mittelwert stark abweichende Messresultate ausgeschieden werden.5) Method according to one of claims 1-4, characterized in that that individual measurement results that deviate significantly from a determined mean value are eliminated. 6) Verfahren nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, dass man Messresultate ausscheidet, die sich aus einer Anzahl von Messdaten ergeben, die nicht ein ganzes Vielfaches der Anzahl von Spiegelflächen mehreckigen Spiegels sind.6) Method according to one of claims 3-5, characterized in that that one eliminates measurement results that result from a number of measurement data that is not a whole multiple the number of mirror surfaces of the polygonal mirror. 7) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl von Fehlmessungen registriert und zur Diagnose der Anlage herangezogen wird.7) Method according to one of claims 1-6, characterized in that that the number of incorrect measurements is registered and used to diagnose the system. 8) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eichung bzw. Korrektur der Messung auf Grund des mathematischen Zusammenhanges zwischen dem Einfallswinkel des8) Method according to one of claims 1-7, characterized in that that a calibration or correction of the measurement based on the mathematical relationship between the angle of incidence of the Lichtstrahls in die Optik und dem Abstand des aus der Optik austretenden Lichtstrahls von der optischen Achse vorgenommen wird.Light beam into the optics and the distance from the one emerging from the optics Light beam is made from the optical axis. 9) Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Eichung oder Korrektur laufend mittels eines Rechners erfolgt.9) Method according to claim 8, characterized in that the Calibration or correction is carried out continuously by means of a computer. 10) Verfahren nach Anspruch 8/ dadurch gekennzeichnet, dass zu den Messdaten Eich- oder Korrekturdaten gespeichert werden, die bei der Messung aus einem Speicher ausgelesen werden.10) Method according to claim 8 / characterized in that to the measurement data, calibration or correction data are stored, which are read from a memory during the measurement. 11) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-10, mit Mitteln zur wiederholten Ablenkung eines Lichtstrahls durch ein Messfeld und Mitteln zur Erfassung der Zeitpunkte des jeweiligen Ein- und Austritts des Lichtstrahls in das Objekt, bzw. aus dem Objekt und Mitteln zur Berechnung der Dimension des Objekts aus dem Vergleich der Dauer der Abblendung des Lichtstrahls durch das Objekt mit einer Vergleichsdauer, dadurch gekennzeichnet, dass Speicher (27), 32) zum Speichern fortlaufend ermittelter Zeitpunkte und Mittel (23, 31) zur fortlaufenden Verarbeitung von Zeitdifferenzen und zur Anzeige ermittelter Messwerte vorhanden sind.11) Device for performing the method according to any one of claims 1-10, with means for repeated deflection of a Light beam through a measuring field and means for detecting the times of the respective entry and exit of the light beam into the object or from the object and means for calculating the dimension of the object from the comparison of the duration of the dimming of the light beam through the object with a comparison duration, characterized in that memory (27), 32) for storing continuously determined times and means (23, 31) for the continuous processing of time differences and for display determined measured values are available. 12) Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Strahlablenkung ein mehreckiger rotierender Spiegel (3) vorhanden ist und dass ein der periodischen Strahlablenkung entsprechendes Signal (C) erzeugt wird, welches die periodische Verarbeitung von Zeitdifferenzen steuert.12) Device according to claim 11, characterized in that a polygonal rotating mirror (3) is provided for beam deflection and that a signal (C) corresponding to the periodic beam deflection is generated, which the periodic processing controls of time differences. 13) Vorrichtung nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie im DMA (direct memory access) - Betrieb arbeitet und zwei Speicher für ermittelte Zeitpunkte aufweist, wobei Mittel (36) vorgesehen sind, um am Ende je eines Messzyklus ermittelte Zeitpunkte aus dem ersten Speicher (27) in den zweiten Speicher (32) zu übertragen um dann die Verarbeitung der im zweiten Speicher enthaltenen Daten durch Mittel (23) und (31) zu ermöglichen.13) Device according to claim 11 and 12, characterized in that that it works in DMA (direct memory access) mode and has two memories for determined points in time, with means (36) are provided to transfer points in time from the first memory (27) to the second memory, which are determined at the end of each measurement cycle (32) to then enable the processing of the data contained in the second memory by means (23) and (31). 14) Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem rotierenden Spiegel (3) ein Zerhacker (3') zugeordnet ist, der ein Steuersignal (C) zur Steuerung des zyklischen Ablaufs der Speicherung und der Verarbeitung von Messdaten erzeugt.14) Device according to claim 12 or 13, characterized in that the rotating mirror (3) is assigned a chopper (3 '), which generates a control signal (C) for controlling the cyclical sequence of storage and processing of measurement data.